NLRP3炎症小體屬于細胞質内的超分子複合物，主要由受體NLRP3蛋白、接頭蛋白ASC以及蛋白酶Caspase-1組成。其激活分為兩個步驟：首先是啟動階段，Toll樣受體（TLR）配體、細胞因子等與相應受體結合，激活NF-κB信号通路，促使NLRP3和IL-1β等蛋白的表達上調，為後續激活奠定物質基礎。随後，在多種激活信号的刺激下，NLRP3發生寡聚化，招募ASC和pro-Caspase-1，形成有活性的炎症小體複合物，激活Caspase-1。NLRP3炎症小體作為免疫系統的關鍵組成部分，在機體抵禦病原體入侵和維持内環境穩定方面發揮着不可或缺的作用。NLRP3的異常活化與非常多的炎性疾病，特别是自身免疫病的發生發展直接相關。

長期以來，盡管針對NLRP3激活機制已開展大量研究，NLRP3炎症小體的激活機制在免疫學領域始終是一個未解之謎，主要原因有以下3個方面：（1）刺激因素的多樣性：NLRP3可被衆多性質各異的因素激活，涵蓋微生物産物、内源性分子和環境刺激物等。在微生物感染相關的病原體相關分子模式（PAMPs）方面，有細菌的脂多糖、肽聚糖、病毒核酸等；内源性的損傷相關分子模式（DAMPs），像細胞内釋放的ATP、異常代謝産物如棕榈酸、尿酸晶體等；還有環境刺激物，如紫外線、二氧化矽顆粒等。這些激活物的化學結構和性質差異巨大，比如ATP是一種核苷酸，而二氧化矽是無機物，NLRP3卻能對它們都産生反應，這讓人們難以确定其識别和響應這些刺激的統一模式。而且，細胞受到這些刺激時會引發多種細胞内變化，這些變化相互交織，使得确定直接導緻NLRP3激活的關鍵因素變得困難。（2）信号通路的複雜性：涉及NLRP3激活的信号通路衆多，包括鉀離子外流、鈣離子信号、線粒體功能障礙、溶酶體破裂、咪喹莫特（IMQ）刺激等，這些通路彼此之間存在複雜的相互作用和重疊。（3）細胞和物種差異的影響：NLRP3的激活機制在不同細胞類型和物種間表現出明顯差異。在人類單核細胞中，脂多糖（LPS）刺激可通過釋放内源性ATP，激活P2X7受體，從而觸發NLRP3炎症小體的激活和IL-1β的成熟；而在小鼠骨髓來源的巨噬細胞中，NLRP3的激活則需要更為嚴格的兩步過程，即先經過TLR等受體的活化進行啟動，再由其他激活信号誘導激活。這種差異使得難以歸納出适用于所有情況的統一激活機制，增加了研究的難度。因此，至今尚無一個被廣泛認可的統一模型，能夠清晰、完整地解釋NLRP3如何感知刺激并被激活。不同研究往往側重不同的信号通路或分子機制，使得該領域的研究較為分散，缺乏一個系統性的理論框架來整合這些研究成果，這也成為深入理解NLRP3激活機制的一大阻礙，限制了人們對炎症相關疾病發病機制的深入理解和有效治療手段的開發。

2025年4月1日，beat365官方网站蔣争凡課題組在《Cell Research》上以Research Article形式在線發表NLRP3炎症小體領域最新成果“Signal-induced NLRP3 phase separation initiates inflammasome activation”。該論文主要研究NLRP3炎症小體的激活機制，發現信号誘導的NLRP3相分離是其激活的關鍵，且棕榈酰轉移酶ZDHHC7介導的NLRP3棕榈酰化起重要作用，為理解NLRP3激活及相關疾病治療提供了新方向。

本研究運用全基因組CRISPR-Cas9篩選富集并鑒定棕榈酰轉移酶ZDHHC7介導NLRP3炎症小體的激活，去棕榈酰轉移酶ABHD13負調控NLRP3炎症小體的激活。通過對人NLRP3蛋白45個半胱氨酸殘基及鼠Nlrp3蛋白48個半胱氨酸殘基進行突變，利用酰基-生物素交換（ABE）和酰基-聚乙二醇交換（APE）方法，篩選并鑒定出ZDHHC7介導的NLRP3棕榈酰化修飾位點，即人NLRP3的C¹³⁰和C²⁶¹和鼠Nlrp3 C¹²⁶（唯一位點）。在ZDHHC7敲除細胞株以及NLRP3-C²⁶¹S或Nlrp3-C¹²⁶S突變體中，NLRP3炎症小體的激活均完全受到抑制。含有NLRP3棕榈酰化位點的小分子多肽能夠有效抑制NLRP3炎症小體的激活，表明ZDHHC7依賴的棕榈酰化修飾位點是有效的NLRP3小分子抑制劑靶點。此外，他們通過體内實驗證實了ZDHHC7對NLRP3激活的重要性，在ZDHHC7基因敲除小鼠模型中，NLRP3炎症小體的激活受到顯著抑制。

本研究取得了多項重要發現。首次揭示了信号依賴的NLRP3相分離是其激活的關鍵，這一過程涉及多個重要分子和事件。棕榈酰轉移酶ZDHHC7介導的NLRP3棕榈酰化修飾與NLRP3的FISNA結構域中的一段由12個氨基酸組成的内在無序區域（IDR）在NLRP3相分離和激活過程中發揮着至關重要的作用。其中IDR區域中的三個保守疏水殘基對介導多價弱相互作用至關重要，它們的存在促進了NLRP3的相分離，進而推動炎症小體的激活。研究還揭示了多種NLRP3激活刺激物，如鉀離子外流、與NLRP3相互作用的分子（咪喹莫特、棕榈酸酯、心磷脂等），均能誘導NLRP3發生構象變化，進而引發相分離和激活。更為重要的是，他們發現兩親性分子，如通常用于抑制生物大分子相分離的1,6-己二醇（1,6-HD）等諸多二醇、化療藥物阿黴素和紫杉醇等可通過降低NLRP3的溶解度，直接誘導其相分離和激活，且這一過程不依賴于ZDHHC7介導的棕榈酰化修飾，與此對應的是，ZDHHC7介導的NLRP3棕榈酰化修飾在靜息細胞中持續存在，它通過降低NLRP3相分離的阈值，使NLRP3在受到刺激時更容易被激活。而ABHD13作為一種去棕榈酰化酶，則負向調節NLRP3激活，兩者共同維持NLRP3的激活平衡。此外，NLRP3 ATPase酶活特異性抑制劑CY-09無法抑制NLRP3相分離，但可以抑制NLRP3炎症小體激活，表明NLRP3相分離先于其ATP酶活性所引發的ATP/ADP交換及ATP依賴的NLRP3蛋白構象變化，進而招募ASC蛋白并組裝成炎症小體複合體。

綜上所述，1）該研究展示了三條誘導NLRP3相分離的途徑，分别為ZDHHC7依賴且依賴K⁺外流激活、ZDHHC7依賴但不依賴K⁺外流激活以及ZDHHC7非依賴的激活途徑（圖1）。2）提出了新的統一性NLRP3激活模型（圖2），初步回答了“諸多互不相關的刺激如何激活NLRP3”這個重要科學問題。3）NLRP3相分離激活機制為開發針對炎症相關疾病（如自身免疫性疾病、代謝性疾病和神經退行性疾病等）的新型治療策略提供了新的理論依據。通過幹預NLRP3的相分離過程，有望開發出精準有效的治療藥物，為衆多患者帶來希望。

beat365官方网站博士後鄒恭魯和2019級博士生唐玉娈為該論文的共同第一作者，生科院/北大-清華生命科學聯合中心的蔣争凡教授為通訊作者。本研究工作得到了科技部國家重點研發計劃、國家自然科學基金委、北京大學“細胞增殖與分化”教育部重點實驗室及“北大-清華生命科學聯合中心”的資助。

原文鍊接：https://www.nature.com/articles/s41422-025-01096-6